羅佳文，李 彬，鐘良生

(中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510290)

2019年11月，交通運(yùn)輸部等9部委頒發(fā)了《關(guān)于建設(shè)世界一流港口的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出建設(shè)安全便捷、智慧綠色、經(jīng)濟(jì)高效、支撐有力、世界先進(jìn)的世界一流港口的高質(zhì)量發(fā)展要求[1-2]。在生態(tài)環(huán)保及節(jié)能低碳優(yōu)先的新形勢(shì)下，廣州港南沙港區(qū)四期工程將“海綿城市”建設(shè)理念融入港口建設(shè)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)港口建設(shè)和自然生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，增強(qiáng)港口防洪排澇能力，力求將港口建設(shè)成“生態(tài)化海綿港口”。

以廣州港南沙港區(qū)四期工程為例，結(jié)合生態(tài)化海綿港口的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)JTS/T 105-4—2020《綠色港口等級(jí)評(píng)價(jià)指南》中生態(tài)環(huán)保與節(jié)能低碳的要求，重點(diǎn)從港區(qū)功能布局來(lái)分析可采用的海綿港口工程性措施，為類似生態(tài)化海綿港口建設(shè)提供參考。

1 工程概況

廣州港南沙港區(qū)四期工程位于南沙作業(yè)區(qū)(龍穴島)規(guī)劃的中部挖入式港池，東南側(cè)緊鄰已建的南沙港區(qū)一期工程，陸域西側(cè)有規(guī)劃物流園區(qū)及規(guī)劃鐵路物流中轉(zhuǎn)站，北側(cè)與糧食碼頭隔海相望。該項(xiàng)目是華南片區(qū)第1個(gè)采用“多泊位，堆場(chǎng)水平布置，港區(qū)自動(dòng)化”模式的自動(dòng)化集裝箱碼頭，港區(qū)陸域總面積約120.6萬(wàn)m2，主要分為碼頭前沿作業(yè)區(qū)、堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)、輔建區(qū)。

2 海綿港口建設(shè)理念

低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)的徑流總量控制一般采用年徑流總量控制率作為控制目標(biāo)。低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)、雨水管渠系統(tǒng)及超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)是海綿港口建設(shè)相互依存的重要基礎(chǔ)元素。低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)通過(guò)采用滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術(shù)，如綠色屋面、下凹式綠地、透水鋪裝等，從而有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染；雨水管渠系統(tǒng)應(yīng)與低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)共同組織徑流雨水的收集、轉(zhuǎn)輸與排放；超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)用來(lái)應(yīng)對(duì)超過(guò)雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的雨水徑流[3]。

3 海綿港口工程性設(shè)施

3.1 下凹式綠地

在港口輔建區(qū)的傳統(tǒng)景觀綠化設(shè)計(jì)中，道路兩旁綠地一般采用路緣石與道路分隔開(kāi)，綠地高程比路面高程高出10 cm左右；在生態(tài)化海綿港口中，下凹式綠地高程低于周邊道路高程。降雨時(shí)，大部分雨水通過(guò)缺口路緣石進(jìn)入下凹式綠地下滲存儲(chǔ)，當(dāng)超過(guò)下凹式綠地的受納能力時(shí)，超標(biāo)雨水通過(guò)溢流雨水口排放至港區(qū)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)；少部分雨水通過(guò)道路兩側(cè)雨水口直排至港區(qū)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)。

下凹式綠地的下凹深度宜通過(guò)綜合考慮植物耐淹性能和土壤滲透性能確定，一般為100～200 mm。下沉式綠地內(nèi)一般應(yīng)設(shè)置溢流雨水口，保證暴雨時(shí)徑流的溢流排放，溢流口頂部高程一般應(yīng)高于綠地50～100 mm。下凹式綠地典型構(gòu)造見(jiàn)圖1。

圖1 下凹式綠地典型構(gòu)造

3.2 透水鋪裝

在港口輔建區(qū)的非機(jī)動(dòng)車道和人行道采用透水鋪裝，按照面層材料不同可分為透水磚鋪裝和透水水泥混凝土鋪裝。降雨時(shí)，雨水可以通過(guò)透水鋪裝滲透到路基或者周圍土壤加以蓄存，既可保持道路的原有設(shè)計(jì)功能，又可以進(jìn)行雨水收集。透水鋪裝結(jié)構(gòu)符合CJJ/T 188《透水磚路面技術(shù)規(guī)程》和CJJ/T 135《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。當(dāng)透水鋪裝對(duì)項(xiàng)目所要求的道路路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性有較大影響時(shí)，可采用半透水鋪裝結(jié)構(gòu)；當(dāng)項(xiàng)目土壤滲透能力較低時(shí)，應(yīng)在透水基層內(nèi)設(shè)置排水盲管；當(dāng)透水鋪裝設(shè)置在地下室頂板上時(shí)，頂板覆土厚度不應(yīng)小于600 mm且應(yīng)設(shè)置排水層。透水水泥混凝土、透水磚典型路面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 典型路面結(jié)構(gòu)

3.3 綠色屋頂

綠色屋頂也稱種植屋面，其基質(zhì)深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定，簡(jiǎn)單式綠色屋頂?shù)幕|(zhì)深度一般不大于150 mm，屋頂上設(shè)置有雨水斗及雨落管，綠色屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)可參考JGJ 155種植屋面工程技術(shù)規(guī)程。降雨時(shí)，雨水經(jīng)種植屋面滲透后，通過(guò)泄水口收集至屋面雨水邊溝，內(nèi)設(shè)雨水斗進(jìn)一步收集雨水至雨落管，最終流入室外雨水管網(wǎng)系統(tǒng)。綠色屋頂不僅可以截留部分初期雨水，而且有一定的隔熱作用，對(duì)建筑物有明顯的節(jié)能減排效果。平屋面、坡屋面綠色屋頂見(jiàn)圖3。

圖3 屋面綠色屋頂

4 設(shè)計(jì)方案

廣州港南沙港區(qū)四期工程陸域總面積約120.6萬(wàn)m2，主要分為碼頭前沿作業(yè)區(qū)、堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)、輔建區(qū)。在“生態(tài)化海綿港口”設(shè)計(jì)中，需根據(jù)不同區(qū)域的功能及特點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮工程性海綿設(shè)施的布置。

4.1 碼頭前沿作業(yè)區(qū)

港區(qū)碼頭前沿作業(yè)區(qū)為四期工程主要作業(yè)區(qū)，面積為19.4萬(wàn)m2，占港區(qū)總陸域面積的16%，基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，不適宜設(shè)置海綿工程性設(shè)施。在不影響碼頭作業(yè)的前提下，可考慮設(shè)置簡(jiǎn)單的綠地，降雨時(shí)綠地可滲蓄少部分雨水，大部分雨水由區(qū)內(nèi)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)收集排放。同時(shí)，適當(dāng)?shù)木G地景觀可減少揚(yáng)塵、凈化空氣，改善碼頭前沿作業(yè)區(qū)的工作環(huán)境。

4.2 堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)

堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)以道路和堆場(chǎng)為主，多數(shù)為混凝土或聯(lián)鎖塊鋪面，透水鋪裝可應(yīng)用于該區(qū)域。在透水鋪裝設(shè)計(jì)中，需要考慮道路的荷載，針對(duì)不同功能的道路采用不同的設(shè)計(jì)方案。此外，綜合考慮港區(qū)道路及堆場(chǎng)區(qū)的高程，項(xiàng)目堆場(chǎng)區(qū)采用箱角梁基礎(chǔ)，在保證集裝箱正常堆存的前提下，適當(dāng)降低堆場(chǎng)區(qū)高程，使箱角梁頂高程高出堆場(chǎng)區(qū)域地面，利用高差形成天然的蓄水池，既可以蓄水，發(fā)生暴雨等惡劣天氣時(shí)又可避免集裝箱貨物造成經(jīng)濟(jì)損失，增加港區(qū)抵抗極端天氣的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

本工程港區(qū)堆場(chǎng)區(qū)面積為46.8萬(wàn)m2，占港區(qū)總陸域面積的39%。碼頭箱角基礎(chǔ)高程6.1 m，軌道梁高程5.78 m，箱間區(qū)鋪面高程5.73～5.78 m，由箱區(qū)兩側(cè)往中間傾斜，坡度約3‰，箱區(qū)平均下凹深度約0.25 m，總蓄水能力約11.7萬(wàn)m3。下凹式堆場(chǎng)平面布置見(jiàn)圖4，下凹式堆場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)箱區(qū)斷面見(jiàn)圖5。

圖4 下凹式堆場(chǎng)平面布置

圖5 下凹式堆場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)箱區(qū)斷面(高程：m；尺寸：mm)

4.3 輔建區(qū)

輔建區(qū)是最適宜生態(tài)化海綿港口建設(shè)的區(qū)域，下凹式綠地、透水鋪裝、綠色屋面等工程性海綿設(shè)施均可運(yùn)用于輔建區(qū)。在考慮屋面荷載的前提下，各建筑單體合理布置綠色屋面，建設(shè)節(jié)能環(huán)保型的綠色建筑；下凹式綠地與區(qū)內(nèi)道路協(xié)調(diào)布置，保證道路雨水經(jīng)缺口路緣石自流進(jìn)入下凹式綠地；非機(jī)動(dòng)車道、人行道和露天停車場(chǎng)在考慮使用功能的前提下均采用透水鋪裝。合理的海綿設(shè)施布置不僅增加了輔建區(qū)對(duì)雨水的調(diào)蓄能力，而且使整個(gè)區(qū)域錯(cuò)落有致、美觀大方。

根據(jù)《廣州市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃(2016—2030)》，廣州港南沙港區(qū)四期工程屬于獅子洋建設(shè)流域08-04片區(qū)，土壤類型為壤土，用地類型為交通樞紐用地S3，項(xiàng)目年徑流總量控制率73%，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為28.5mm。

輔建區(qū)建筑總用地面積2.89萬(wàn)m2，下墊面主要為屋面、鋪裝、綠化。該區(qū)域的海綿城市建設(shè)以滯留、凈化、存儲(chǔ)為主。通過(guò)透水鋪裝、下凹式綠地、綠色屋頂?shù)群＞d設(shè)施重新構(gòu)建排水系統(tǒng)，設(shè)1個(gè)總排水出口，外接市政管網(wǎng)。

項(xiàng)目充分利用地面綠化進(jìn)行下凹式綠地設(shè)計(jì)，地面鋪裝在適宜地區(qū)采用透水性鋪裝，合理布置綠色屋面，下墊面類型見(jiàn)表1。雨量徑流系數(shù)宜按GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 50400—2016《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》采用相應(yīng)取值[4-5]，匯水分區(qū)的綜合雨量徑流系數(shù)見(jiàn)表2。

表1 輔建區(qū)下墊面類型

表2 輔建區(qū)綜合雨量徑流系數(shù)

輔建區(qū)需設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積：面積28 900 m2，徑流系數(shù)0.57，年徑流總量控制率73%，設(shè)計(jì)降雨量28.5 mm，需設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積469.48 m3。輔建區(qū)下凹式綠地調(diào)蓄容積：面積2 362 m2，下凹調(diào)蓄深度0.20 m，調(diào)蓄容積472.40 m3。

經(jīng)上述分析計(jì)算，調(diào)蓄容積大于需設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積，該項(xiàng)目海綿城市設(shè)計(jì)方案年均徑流總量控制率大于73%，滿足規(guī)劃中所要求的年徑流總量控制率73%的控制目標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

1)在港口建設(shè)中引入“生態(tài)化海綿港口”建設(shè)理論，結(jié)合港口工程的自身特性，將自然途徑充分應(yīng)用到港口排水系統(tǒng)中，結(jié)合港口建設(shè)中采用的各種海綿工程性措施，使得雨水得到存儲(chǔ)、滲透、凈化，控制輔建區(qū)總徑流量及初期雨水的污染，實(shí)現(xiàn)了“生態(tài)化海綿港口”的建設(shè)目標(biāo)。

2)南沙四期工程的“生態(tài)化海綿港口”設(shè)計(jì)理念，改變了傳統(tǒng)港口建設(shè)中排出雨水完全依靠港區(qū)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的情況，在滿足港區(qū)排水能力的前提下，通過(guò)設(shè)置調(diào)蓄設(shè)施提升堆場(chǎng)區(qū)域排水設(shè)施的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，減少極端天氣對(duì)港區(qū)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

3)碼頭前沿作業(yè)區(qū)基本上依靠自動(dòng)化運(yùn)作，工程性海綿設(shè)施不適宜在該區(qū)域設(shè)置。堆場(chǎng)作業(yè)區(qū)可采用下凹型設(shè)計(jì)，根據(jù)自動(dòng)化集裝箱碼頭的特點(diǎn)，通過(guò)提高箱角梁基礎(chǔ)，降低箱區(qū)間鋪面高程，以高差形成天然的蓄水池，提升港區(qū)抵抗極端天氣的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。輔建區(qū)采用下凹式綠地、透水鋪裝、綠色屋面等工程性海綿設(shè)施，改善輔建區(qū)辦公環(huán)境的同時(shí)，可對(duì)雨水進(jìn)行調(diào)蓄和滲透凈化。